I moderni processi di sviluppo prodotto afferenti all'ingegneria ottica devono fornire rapidamente un'alta innovazione, mantenendo costi bassi ed affidabilità elevata. Per affrontare le sfide dell’innovazione e ridurre i tempi ed i costi di produzione, in contesti come l’industria automobilistica, aerospaziale e dell’illuminazione in generale, la progettazione e la verifica dell'illuminazione devono avvenire in uno spazio ingegneristico virtuale, che supporti l'assunzione di rischi, che consenta velocità ed accuratezza, per evitare imprevisti quando i progetti giungono alla fase di produzione.

Gli ingegneri che progettano macchine elettriche necessitano di strumenti di simulazione che possano essere impiegati per uno sviluppo del prodotto rapido ed accurato.  Impiegando metodi di calcolo agli elementi finiti già nelle prime fasi del processo di progettazione è possibile accelerare lo sviluppo del prodotto, raggiungendo una maggior efficienza energetica della macchina, risparmiando sui materiali, e quindi riducendo i costi complessivi. Inoltre la continua richiesta di macchine elettriche sempre più performanti guidata dal processo di elettrificazione in atto, conduce alla necessità di utilizzare tecniche di modellazione e simulazione tridimensionale in luogo della tradizionale schematizzazione 2D.

I sistemi dell’ elettronica di potenza sono complessi. La simulazione fornisce gli strumenti per risolvere in modo efficiente sfide di progettazione di alto livello, migliorare le prestazioni e promuovere l'innovazione.

L'elettronica di potenza guida le applicazioni critiche e deve soddisfare severi standard di compatibilità e affidabilità. Anticipare i numerosi fattori che possono influenzare le prestazioni del mondo reale richiede una soluzione di simulazione collaudata che possa aiutare a identificare i problemi elettromagnetici prima che si verifichino, ottimizzando al contempo l'intero sistema, inclusa la gestione termica.

In questo articolo vedremo le principali sfide ingegneristiche, come la simulazione può essere la soluzione vincente e quali vantaggi porta un simile approccio. 

Lo sviluppo di un propulsore elettrico a batteria è un problema in cui bisogna esaminare diversi sistemi complessi. Questo articolo esamina le principali problematiche, come la simulazione numerica può essere la soluzione, e infine quali vantaggi si ottengono da questo approccio nello sviluppo di motori elettrici in un gruppo propulsore. Tutto questo mostrando come le diverse scelte progettuali, come la topologia del motore, il tipo di avvolgimento e il sistema di raffreddamento, possono essere confrontate e valutate considerando il loro impatto complessivo sul sistema. Le simulazioni CAE possono aiutare gli ingegneri a determinare se un magnete permanente interno (IPM), un magnete a induzione (IM) o un magnete sincrono a campo avvolto (WFSM) è il miglior design del motore per un veicolo elettrico. I software permettono di considerare anche il compromesso tra le tecnologie di avvolgimento a forcella e stranded winding e può confrontare tre diversi metodi per il raffreddamento del motore.

I circuiti stampati PCB (dall’inglese Printed Circuit Board) e i circuiti integrati sono utilizzati ormai  nei più svariati settori,  dall’automobilistico all’elettronica di consumo, dal medicale all’energetico, all’aerospazio.

Con la tendenza a miniaturizzare l’elettronica, gli ingegneri devono progettare schede più piccole e incorporare tutte le funzionalità richieste tenendo conto di possibili problematiche legate alle condizioni di esercizio. Ad esempio, seguire alcune semplici linee guida per la compatibilità elettromagnetica durante la progettazione dei PCB farà risparmiare tempo e costi.

In questo articolo vedremo quali sono le principali sfide che ogni ingegnere/tecnico deve affrontare e come la simulazione numerica riveste un ruolo fondamentale nella soluzione a queste problematiche. Infine risponderemo alla domanda: quali vantaggi derivano da un approccio ingegneristico basato sulla simulazione numerica?

I veicoli elettrici sono destinati a diventare la forma di trasporto più utilizzata nel prossimo futuro e le batterie ricaricabili saranno il cuore pulsante di questi veicoli. I pacchi batteria devono essere costantemente monitorati e gestiti al fine di mantenere la sicurezza, l'efficienza e l'affidabilità dell’insieme delle parti che compongono un veicolo elettrico.

Un sistema di gestione della batteria conosciuto come BMS, dall’inglese Battery Management System, fa tutto questo ed è costituito da un indicatore del livello di carica della batteria, un algoritmo di ricarica ottimale e circuiti di bilanciamento sia lato elettrico, sia lato termico. Il circuito BMS utilizza tre misure provenienti dalla batteria, tensione, corrente e temperatura, al fine di stimare stati e parametri cruciali del pacco batterie, come l'impedenza, la capacità, lo stato di carica, lo stato di salute, la perdita di potenza e la vita utile rimanente. Queste stime sono importanti per il corretto funzionamento degli algoritmi di carica ottimali, per le strategie di carica e del bilanciamento termico e, infine, per i meccanismi di sicurezza della batteria. Un utile approccio, consiste in una caratterizzazione accurata, una stima robusta degli stati e dei parametri della batteria, oltre che delle strategie di controllo ottimale.

In questo articolo vedremo le principali sfide ingegneristiche, come la simulazione può essere la soluzione e quali vantaggi derivano da questo approccio.